JP6301114B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。

被検体（生体）を検査する装置として、超音波診断装置が普及している。超音波診断装置は、断層像や血流表示、コントラスト造影など、各種の映像法が開発されており、実現されている。

超音波診断装置には、高電圧パルス送信を行うパルス送信モードと、連続波により送信を行う連続波送信モードとを有するものがある。これらの送信モードに対して、それぞれ別々の送信回路で構成される装置もある一方、小型化・低価格のため、１種類の送信回路で実現する装置も多く開発されている。

また、この送信回路に送信電源を供給する送信電源回路も同様に、パルス送信モード用の電源回路と、連続波送信モード用の電源回路をそれぞれ別々に構成する装置もあるが、１種類の電源回路で構成される装置もある。

ここで、このような超音波診断装置に関連する技術として、被検体に対する検査状態を検出し、その検査状態に基づいて、被検体に対するパルス送信または連続波送信の検査に必要な電力を供給する超音波診断装置が開示されている。

特願２０１２−１４３２９６号明細書

超音波診断装置における連続波送信モードでは、一般に、数Ｖ以下の比較的低い電圧を超音波振動子に供給する。これに対し、パルス送信モードでは、最大１００Ｖ程度の高いパルスピーク値を持つ送信電圧を超音波振動子に供給する。このため、超音波診断装置の送信電源回路では、数Ｖから１００Ｖ程度まで電源電圧を広い範囲で可変制御する必要がある。

一方、連続波送信モードにおいては、パルス送信モードと比較して、低雑音の電源出力能力が要求される。また、送信電源は、生体への音響パワー規制を守るため精度よく可変制御する必要がある。

しかしながら、送信電源の出力電圧の範囲を広範囲に設定した場合、出力電圧設定用のエラーアンプのゲインを高く設定する必要があり、この場合、エラーアンプの入力側のデジタル雑音や熱雑音などはゲイン倍されて電源電圧に重畳され、さらに超音波の送信信号に重畳される。したがって、これらの雑音は、受信信号におけるＳＮ劣化の原因となる。

特に、連続波送信モードの場合には、送信出力自体がパルス送信モードに比べて小さいため、送信電源に重畳する雑音の影響を受けやすい。また、連続波送信モードでは、送信と受信が同時に行われるため、送信側から受信側へのクロストークによって送信電源に重畳する雑音が受信側に漏れ込みやすい。

このため、これらの雑音の影響によって、受信信号が真っ白になってしまい、何も見えなくなってしまう、という問題も発生し得る。

そこで、連続波送信モードの場合において、送信電源に重畳されるノイズを少なくすることにより、受信する反射波のノイズを低減する超音波診断装置が望まれていた。

本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子から超音波を送信するように制御する送信回路と、電源ユニットとを備える。前記電源ユニットは、電源回路と、前記電源回路の出力電圧に基づく前記送信回路への出力電圧の設定用の電源制御回路とを含み、前記送信回路への出力電圧の範囲が異なる複数の送信モードに応じて前記送信回路に電力を供給する。前記電源制御回路は、前記送信回路に電力を供給するシリーズレギュレータと、出力電圧設定用のエラーアンプを設ける電圧設定回路と、を備える。前記電圧設定回路は、前記エラーアンプにおける複数の利得であって、前記複数の送信モード間で設定電圧に対する最大出力電圧が異なる前記複数の利得を、前記複数の送信モードに応じて切り換えることで、前記シリーズレギュレータの出力電圧を制御する。

本実施形態に係る超音波診断装置の概略の構成の一例を示した概略構成図。 本実施形態に係る超音波診断装置の送信電源制御回路の構成を示した回路図。 本実施形態に係る超音波診断装置の送信電源制御回路において、送信電源の設定値と出力電圧の関係を示した説明図。 第２の実施形態に係る超音波診断装置の送信電源制御回路の構成を示した回路図。 第３の実施形態にかかる超音波診断装置の送信電源制御回路において、さらにローパスフィルタを備えて構成された回路図。 従来の超音波診断装置において、超音波送信回路に送信電源を供給する送信電源回路を示した説明図。 従来の超音波診断装置におけるＤＡＣの設定値と、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力）との関係を示す入出力特性を模式的に示した模式図。

本実施形態に係る超音波診断装置を説明する前に、従来の超音波診断装置における送信電源回路について説明する。

図６は、従来の超音波診断装置において、超音波送信回路に送信電源を供給する送信電源回路３００を示した説明図である。

図６に示すように、送信電源回路３００は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などで構成される出力電圧可変型のシリーズレギュレータ３１０、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）３２０、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、バッファアンプ３３０、エラーアンプ３４０、抵抗Ｒｉおよび抵抗Ｒｆなどを備えて構成されている。

シリーズレギュレータ３１０は、整流回路や直流電源などから供給されるＶＴＸ入力（直流電源）を安定化すると共に、所望する一定の出力電圧（ＶＴＸ出力）に変換して、送信電源として超音波振動子を駆動する送信回路に供給する。

ＤＡＣ３２０は、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力）に対応するデジタル設定値をアナログ設定電圧に変換し、このアナログ設定電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧し、バッファアンプ３３０に供給する。

バッファアンプ３３０は、例えば、利得１のボルテージフォロワーとして構成され、バッファアンプ３３０の出力は、エラーアンプ３４０の一端（マイナス側）に入力される。

ここで、抵抗Ｒ２の値を抵抗Ｒ１の値に対して十分大きく設定すると（例えば、抵抗Ｒ２を１ＭΩ、抵抗Ｒ１を２００ｋΩに設定すると）、アナログ設定電圧ＶDAC（ＤＡＣ３２０の出力電圧）とほぼ同じ電圧が、エラーアンプ３４０の一端（マイナス側）に入力される。

一方、エラーアンプ３４０の他端（プラス側）には、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力）がフィードバックされ、出力電圧（ＶＴＸ出力）を抵抗Ｒｉと抵抗Ｒｆで分圧した電圧が印加される。エラーアンプ３４０は、２つの入力の電圧差がゼロとなるように、シリーズレギュレータ３１０の出力電圧（すなわち、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力））を制御する。

この結果、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力）は、以下の式で表される電圧となる。

ＶＴＸ出力＝（１＋Ｒｆ／Ｒｉ）ＶDAC ・・・（１−１）

また、アナログ設定電圧ＶDACに対する出力電圧（ＶＴＸ出力）の利得（ゲイン）は、以下の式で表される。

利得＝（１＋Ｒｆ／Ｒｉ） ・・・（１−２）

なお、上記の２式において、抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１に対して十分大きいものとしている。

上記の２式から分かるように、従来の超音波診断装置における送信電源回路３００では、ＤＡＣ３２０の出力電圧ＶDACを、式（１−２）で表される利得により、パルス送信や連続波送信に関係なく一律に増幅して、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力）を設定するようになっていた。

図７は、従来の超音波診断装置におけるＤＡＣ３２０の設定値と、送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力）との関係を示す入出力特性を模式的に示した模式図である。

図７に示すように、従来の超音波診断装置における利得（入出力特性を示す直線の傾き）は、連続波送信モードとパルス送信モードとにおいて同一である。

このため、エラーアンプ３４０の入力側の雑音（あるいは、入力側に換算した雑音）は、連続波送信モードとパルス送信モードとにかかわらず、同じ利得で増幅されて送信電源の出力電圧（ＶＴＸ出力電圧）に重畳されることになる。

このように、従来の超音波診断装置の送信電源回路３００では、利得（ゲイン）が一定であったため、低い電圧値しか必要でない連続波送信モードの場合であっても、高い電圧値を必要とするパルス送信モードと同じ量の雑音が送信電源に重畳されるため、連続波送信モードの反射波におけるノイズの影響は大きかった。

また、図７から分かるように、連続波送信モードでは、ＤＡＣ３２０の設定範囲のうち、低い電圧側の一部の領域しか使用しない。これに対し、パルス送信モードでは、高い電圧範囲まで使用する。

一方、ＤＡＣ３２０の設定精度（量子化の粗さ）は、連続波送信モードとパルス送信モードとでは異ならない。このため、連続波送信モードの出力電圧の設定精度は、パルス送信モードの出力電圧の設定精度に比べ、相対的に低くなる。

そこで、本実施形態に係る超音波診断装置は、送信電源の出力電圧の制御可能範囲を送信モードに応じて切り替えることにより、換言すれば、送信電源の電圧入力値に対する出力電圧値の利得を送信モードに応じて切り替えることにより、連続波送信モード（低出力送信モード）における電源ノイズを低減するようになっている。

（第１の実施形態）
以下、本実施形態に係る超音波診断装置１００について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１００の概略の構成の一例を示した概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波振動素子１０、超音波送受信部２０、信号処理部２４、画像処理部２５、表示部２６、電源ユニット３０および制御部４０を備えて構成されている。

超音波振動素子１０は、電気音響変換素子であり、送信時には電気的な駆動信号を送信超音波に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する。また、超音波振動素子１０は、超音波プローブを構成するようになっている。

超音波送受信部２０は、送信回路２１および受信回路２２を備えて構成されている。

送信回路２１は、被検体（生体）の所定方向に対し、送信超音波を放射するための駆動信号を超音波振動素子１０に供給するようになっている。

受信回路２２は、超音波振動素子１０から受信した複数チャンネルの受信信号を整相加算するようになっている。

信号処理部２４は、パルス送信モード（高出力送信モード）において、超音波エコー信号の包絡線（エンベロープ）を検出してＢモード画像を生成する機能、血液の速度、パワー、分散などに基づきカラードプラ像を生成する機能などを有するほか、連続波（ＣＷ）送信モード（低出力送信モード）において、血流速度を測定する機能などを有している。

画像処理部２５は、信号処理部２４において生成されたＢモード像データやカラードプラ像データなどの超音波画像データに対し、必要な画像処理を施して、表示部２６に表示させる機能を備えている。画像処理としては、被検体の撮像断面に座標系を合わせる座標変換処理や画像表示に適した諧調を設定する諧調処理がある。特に、画像処理後の時系列の超音波画像データは、リアルタイムに動画として表示部２６に表示させるようになっている。

表示部２６は、画像処理部２５において画像処理後の超音波画像データを、超音波画像として表示する表示装置である。

電源ユニット３０は、送信電源回路３１と送信電源制御回路３２とを備えるとともに、送信電源制御回路３２は、シリーズレギュレータ３１０と電圧設定回路３４を備えている。

送信電源回路３１は、超音波診断装置１００の操作部や筐体の側面に設けられた電源スイッチをＯＮにすることにより、装置の各部に必要な電力供給を行う他、送信電源制御回路３２に直流電源を供給するようになっている。

送信電源制御回路３２は、制御部４０によって設定される送信モードを受け付け、送信電源回路３１の送信電源の出力電圧を送信モードに応じて切り替えるようになっている。例えば、送信電源の出力電圧が一方よりも低い低出力送信モード（例えば、連続波送信モード）と、低出力送信モードよりも送信電源の出力電圧が高い高出力送信モード（例えば、パルス送信モード）に応じて、送信電源の出力電圧の制御可能範囲を切り替えるようになっている。

また、送信電源制御回路３２は、低出力送信モードの場合には、設定される送信電圧の最大電圧に対して、最大出力電圧が低くなるように出力電圧の範囲を設定する一方、高出力送信モードの場合には、設定される送信電圧に対して、最大出力電圧が高くなるように出力電圧の範囲を設定し、低出力送信モードと高出力送信モードとを切り替える機能を備えている。

なお、低出力送信モードは、連続波（ＣＷ）送信モードに限定されるものではなく、造影剤を用いた撮像で使用されるコントラスト造影モードであってもよい。コントラスト造影モードにおけるパルス送信電源の出力電圧は、連続波送信モードに近い電圧の範囲（数Ｖから１０Ｖ程度）により送信パルスを制御するようになっているため、連続波送信モードと同様の出力電圧の範囲に設定することにより、精度よくパルス電圧の値を切り替えることができる。また、送信モードは、低出力送信モードと高出力送信モードの２つに限定されるものではなく、３つ以上の送信モードを切り替える形態であってもよい。

また、送信電源制御回路３２の電圧設定回路３４は、送信電源制御回路３２においてシリーズレギュレータ３１０以外の回路によって構成されるものであり、電圧の設定や送信モードの切り替えなどを行うようになっている。

制御部４０は、操作部（図示せず）の操作によって入力された制御情報や設定情報により、送信電源制御回路３２に対し、出力電圧に対する設定や送信モードの設定を行うようになっている。

図２は、本実施形態に係る超音波診断装置１００の送信電源制御回路３２の構成を示した回路図である。

図２に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置１００の送信電源制御回路３２は、ＦＥＴ（Fieled Effect Transistor）などで構成される出力電圧可変型のシリーズレギュレータ３１０、ＤＡＣ３２０、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、バッファアンプ３３０、エラーアンプ３４０、インバータＩＶ１、抵抗Ｒｉ１、抵抗Ｒｉ２および抵抗Ｒｆなどを備えて構成されている。

本実施形態に係る送信電源制御回路３２が、図６に示した従来の送信電源回路３００と異なる点は、ＣＷ＿ＥＮ信号により、送信モードに応じて送信電源の出力電圧ＶＴＸの制御可能範囲を切り替える機能を有している点である。より具体的には、送信電源の電圧入力値（ＤＡＣ３２０の出力のアナログ設定電圧ＶDAC）に対する出力電圧ＶＴＸの利得を、送信モードに応じて切り替える機能を有している点である。なお、従来の送信電源回路３００と共通するところは、同一の符号を付し、説明を適宜、省略する。

本実施形態では、ＣＷ＿ＥＮ信号のオンとオフを切り替えることにより、低出力送信モードと高出力送信モードとを切り替えるようになっている。

ＣＷ＿ＥＮ信号は、例えば、Ｂモードによる撮影を行う場合などにおいて高電圧による送信を行う高出力送信モード（以下、これをＰＷモードともいう。）で送信する場合にはＬｏｗとなり、連続波パルスによる血流の撮影を行う場合などにおいて低電圧による送信を行う低出力送信モード（以下、これをＣＷモードともいう。）で送信する場合には、Ｈｉｇｈとなる。

次に、図２を参照しながらＰＷモード時（高出力送信モード時）の利得（ゲイン）を算出する。

ＰＷモードでは、ＣＷ＿ＥＮ信号はＬｏｗであり、抵抗Ｒ３に直列接続されるスイッチはオフとなり、抵抗Ｒｉ２に直列接続されるスイッチはオンとなる。このとき、ＤＡＣ３２０の出力からエラーアンプ３４０のマイナス端子に電圧が入力されるまでの回路では、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによりＤＡＣ３２０の出力ＶDACが分圧されるので、エラーアンプ３４０のマイナス側入力電圧は、次式で表される。

エラーアンプ３４０の入力電圧（−）＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×ＶDAC ・・（２）

一方、エラーアンプ３４０のプラス端子には、抵抗Ｒｉ１と抵抗Ｒｉ２の並列抵抗（Ｒｉ１／／Ｒｉ２）と、抵抗Ｒｆによって出力電圧ＶＴＸが分圧された電圧が印加される。このとき、送信電源の出力電圧ＶＴＸと、エラーアンプ３４０のプラス側入力電圧の関係は、エラーアンプ３４０のトランジスタなどのインピーダンスを無視すると、次式で表される。

出力電圧ＶＴＸ＝（１＋（Ｒｆ／（Ｒｉ１／／Ｒｉ２）））×エラーアンプ３４０の入力電圧（＋） ・・・（３）

エラーアンプ３４０のマイナス側とプラス側の電圧は等しくなるため、式（２）と式（３）により、ＰＷモードでのゲインＧPW（＝ＶＴＸ／ＶDAC）は、次式で表される。

ＧPW＝（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））×（１＋（Ｒｆ／（Ｒｉ１／／Ｒｉ２）））
・・・（４）

次に、ＣＷモード時（低出力送信モード時）の利得（ゲイン）を算出する。

ＣＷモード時では、ＣＷ＿ＥＮ信号はＨｉｇｈとなり、抵抗Ｒ３に直列接続されるスイッチはオンとなる。このとき、ＤＡＣ３２０の出力からエラーアンプ３４０のマイナス端子に入力されるまでの回路では、バッファアンプ３３０のプラス端子に抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とが並列接続され、この並列抵抗（Ｒ２／／Ｒ３）と抵抗Ｒ１の分圧によってこの回路の利得（ゲイン）が決定される。したがって、エラーアンプ３４０の入力電圧は、次式で表される。

エラーアンプ３４０の入力電圧（−）＝（Ｒ２／／Ｒ３）／（Ｒ１＋（Ｒ２／／Ｒ３））×ＶDAC ・・・（５）

また、ＣＷモード時には、抵抗Ｒｉ２のスイッチはインバータＩＶ１によりオフとなる。したがって、送信電源の出力電圧ＶＴＸは、抵抗Ｒｉ１と抵抗Ｒｆによって、次式で表される。

送信電源の出力電圧ＶＴＸ＝（１＋（Ｒｆ／（Ｒｉ１）））×エラーアンプ３４０の入力電圧（＋） ・・・（６）

ＰＷモードと同様に、エラーアンプ３４０のマイナス側とプラス側の電圧は等しくなるため、式（５）と式（６）により、ＣＷモードでのゲインＧCW（＝ＶＴＸ／ＶDAC）は、次式で表される。

ＧCW＝（Ｒ２／／Ｒ３）／（Ｒ１＋（Ｒ２／／Ｒ３）×（１＋（Ｒｆ／（Ｒｉ１）））
・・・（７）

ここで、各抵抗に具体的な抵抗値を一例として設定してみる。例えば、抵抗Ｒ１は２ｋΩに、抵抗Ｒ２は１ＭΩに、抵抗Ｒ３は２２０Ωに設定するとともに、抵抗Ｒｉ１は２５０Ωに、抵抗Ｒｉ２は２００Ωに、抵抗Ｒｆは１ｋΩに設定する。

この場合、ＰＷモード時のゲインＧＰＷは、数式（４）より、９．９８倍となり、これに対し、ＣＷモード時におけるゲインＧCWは、式（７）より、０．４９５倍となる。

例えば、ＤＡＣ３２０の出力の可変範囲が０Ｖ〜２Ｖの場合、送信電源の出力電圧ＶＴＸの制御可能範囲は、ＰＷモード時においては、０Ｖ〜１９．９６０Ｖとなる一方、ＣＷモード時においては、０Ｖ〜０．９９１Ｖとなる。

図３は、本実施形態に係る超音波診断装置１００の送信電源制御回路３２において、送信電源の設定値と出力電圧の関係を示した説明図である。

図３では、ＰＷモード時とＣＷモード時のそれぞれの送信電源が設定されたときの出力電圧を示しており、各出力電圧は、設定電圧がそれぞれ異なる利得（ゲイン）でゲイン倍されていることを示している。

具体的には、ＰＷモードが設定されている場合は、ＤＡＣ３２０に設定された設定電圧に対し、９．９８倍されて最大出力電圧を出力することを示している。一方、ＣＷモードが設定されている場合は、ＤＡＣ３２０に設定された設定電圧に対し、０．４９５倍されて最大出力電圧が低く抑えることを示している。

また、ＣＷモードにおいて利得（ゲイン）が低く設定されていることにより、ＤＡＣ３２０の可変範囲を最大値に設定しても、送信電源出力電圧の最大値を低くすることができ、この結果、ＣＷモードにおける出力電圧の設定精度を、従来よりも向上させることが可能となる。

このように、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、電源ユニット３０の送信電源制御回路３２において、送信モードに応じて送信電源の出力電圧の制御可能範囲を切り替えることができる。換言すれば、送信モードに応じて、ＤＡＣ３２０の出力であるアナログ設定電圧に対する送信電源の出力電圧の利得（ゲイン）を切り替えることができる。

このため、ＣＷモード時（例えば、連続波送信モード時やコントラスト造影モード時）の送信電圧に重畳されるノイズを少なくすることができるとともに、低電圧領域の設定精度を向上させることができ、比較的低いパルス送信モードやコントラスト造影モードなどにおいて送信電圧の制御精度が向上する。

また、本実施形態に係る送信電源制御回路３２は、低ノイズの増幅器を選定する必要もなくＣＷ送信モード時におけるノイズを低減することができるので、コストダウンや電源回路の簡素化を図ることができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の送信電源制御回路４２の構成を示した回路図である。

第２の実施形態に係る超音波診断装置は、送信電源制御回路３２において、シリーズレギュレータ３１０の前段に、さらにレギュレータ４２３を直列に設ける構成となっている。この前段に設けられたレギュレータ４２３も電圧制御型のレギュレータであり、シリーズレギュレータに比べてより低損失のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式のスイッチングレギュレータなどで構成することができる。

シリーズレギュレータ３１０の前段に、さらにレギュレータ４２３を設けることにより、電源ノイズをさらに低減することができる他、レギュレータ４２３への制御電圧（バッファアンプ４２２の出力電圧）を制御することにより、シリーズレギュレータ３１０への入力電圧を調整することができる。

シリーズレギュレータ３１０は、電圧安定化の観点からは優れた特性を示すものの、シリーズレギュレータ３１０の入力側と出力側の電圧差が大きい場合（入力電圧の方が出力電圧よりも高い場合）、その電圧差に応じた電力損失が内部で発生する。

前述したように、第１の実施形態では、送信モードに応じて送信電源の出力電圧ＶＴＸ（すなわち、シリーズレギュレータ３１０の出力電圧）を切り替えている。したがって、例えば、ＰＷモードの出力電圧に対応した高い電圧をシリーズレギュレータ３１０に入力したままでＣＷモードに切り替えると、ＣＷモードではシリーズレギュレータ３１０の入力電圧と出力電圧との電圧差が大きくなり、大きな電力損失がシリーズレギュレータ３１０で発生する。

そこで、第２の実施形態では、送信モードに応じて、シリーズレギュレータ３１０の入力電圧を切り替えるように構成している。

図４では、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の送信電源制御回路３２に、電源制御Ｉ／Ｆ（interface）４１０と、レギュレータ回路４２０とをさらに備えるようになっている。

レギュレータ回路４２０は、パルス幅変調型のレギュレータ４２３と、レギュレータ４２３の出力電圧を設定し、制御するためのＤＡＣ４２１と、バッファアンプ４２２とを有している。その他の構成については、第１の実施形態の回路構成と同一であるため説明を省略する。

電源制御Ｉ／Ｆ４１０は、レギュレータ回路４２０に送信電圧を設定すると機能と、ＤＡＣ３２０に送信電源を設定する機能と、ＣＷモードかＰＷモードかを切り替える機能を備えている。

電源制御Ｉ／Ｆ４１０は、レギュレータ４２３の出力電圧が、送信電源の出力電圧ＶＴＸよりも、所定のオフセット電圧だけ高い電圧となるように、レギュレータ４２３を制御する電圧を、ＤＡＣ４２１およびバッファアンプ４２２を介して印加する。

電源制御Ｉ／Ｆ４１０は、送信モードによって設定値が切り替えられ、ＰＷモードの場合は、レギュレータ４２３の出力電圧を、ＰＷモードでの送信電源の出力電圧ＶＴＸよりも、例えば、＋２Ｖだけ高く設定する。また、ＣＷモードの場合は、レギュレータ４２３の出力電圧を、ＣＷモードでの送信電源の出力電圧ＶＴＸよりも、例えば、＋０．５Ｖだけ高く設定する。

ＣＷモードの場合、出力電流は、時間的にほぼ一定であるため、シリーズレギュレータ３１０の入出力電力差（オフセット電圧）をそれほど大きく設定しなくても、出力電流を安定に供給することができる。むしろ、オフセット電圧をできるだけ小さく設定した方が、シリーズレギュレータ３１０内での電力損失低減の観点からは好ましい。

これに対し、ＰＷモードの場合には、断続的にパルス駆動を行うため、シリーズレギュレータ３１０の入出力電力差（オフセット電圧）をある程度大きく設定しないと送信電源の出力変動が大きくなる。

そこで、ＰＷモードでは、ＣＷモードのオフセット電圧（例えば、０．５Ｖ）よりも大きなオフセット電圧（例えば、２Ｖ）を設定する。また、ＰＷモード時の出力電流は、時間平均すると、ＣＷモードと比べはるかに小さいので、入出力間電圧（オフセット電圧）を大きくしたとしても、電力損失は小さい。

上述したように、第２の実施形態では、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の送信電源制御回路３２に、電源制御Ｉ／Ｆ４１０とパルス変調型のレギュレータ回路４２０とをさらに備えることにより、送信ノイズの低減を図るとともに、シリーズレギュレータ３１０内部の電力損失の低減を図ることができる。

なお、第２の実施形態では、レギュレータ回路４２０に、所定のオフセット電圧を設定するようになっていたが、本実施形態はこれに限らず、送信電源に１０％のゲインを加えたり、ゲインとオフセットの両方を計算して、これらを加味して設定するようにしてもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００に、さらにローパスフィルタを備えるようになっている。

図５は、第３の実施形態にかかる超音波診断装置の送信電源制御回路５２において、さらにローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）５００を備えて構成された回路図を示している。

ＬＰＦ５００は、低い周波数を通過させ、高い周波数を遮断する機能を有している。

第３の実施形態に係る送信電源制御回路５２は、第１の実施形態において、ＣＷ＿ＥＮ信号によってＣＷモードが選択されている場合に、ローパスフィルタを機能させるようになっている。一方、ＰＷモードが選択されている場合は、ＬＰＦ５００をバイパスさせるようになっている。

これにより、送信電源制御回路５２は、ＰＷモードの場合には、ＬＰＦ５００による損失を受けることなく大電流を流すことができ、一方、ＣＷモードの場合には、ＬＰＦ５００により高周波数成分によるノイズの低減を図ることができる。

なお、第３の実施形態では、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の送信電源制御回路３２に、ＣＷモード時に機能するＬＰＦ５００をさらに備えるようになっていたが、これに限定されるものではない。例えば、従来の超音波診断装置であっても、ＣＷ＿ＥＮ信号などによりＣＷモードを設定するようにして、その際に、ＬＰＦ５００を機能させるようにしてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 超音波振動素子
２０ 超音波送受信部
２１ 送信回路
２２ 受信回路
２３ 送受信用電源ユニット
２４ 信号処理部
２５ 画像処理部
２６ 表示部
３０ 電源ユニット
３１ 送信電源回路
３２、４２、５２ 送信電源制御回路
３４ 電圧設定回路
４０ 制御部
１００ 超音波診断装置
３１０ シリーズレギュレータ
３２０ ＤＡＣ
３３０ バッファアンプ
３４０ エラーアンプ
４１０ 電源制御Ｉ/Ｆ
４２０ レギュレータ回路
４２１ ＤＡＣ
４２２ バッファアンプ
４２３ レギュレータ
５００ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）

Claims (8)

1. 超音波振動子から超音波を送信するように制御する送信回路と、
   電源回路と、前記電源回路の出力電圧に基づく前記送信回路への出力電圧の設定用の電源制御回路とを含み、前記送信回路への出力電圧の範囲が異なる複数の送信モードに応じて前記送信回路に電力を供給する電源ユニットと、
   を備え、
   前記電源制御回路は、
   前記送信回路に電力を供給するシリーズレギュレータと、
   出力電圧設定用のエラーアンプを設ける電圧設定回路と、
   を備え、
   前記電圧設定回路は、
   前記エラーアンプにおける複数の利得であって、前記複数の送信モード間で設定電圧に対する最大出力電圧が異なる前記複数の利得を、前記複数の送信モードに応じて切り換えることで、前記シリーズレギュレータの出力電圧を制御する、
   超音波診断装置。
2. 前記複数の送信モードは、高出力送信モードと低出力送信モードとを少なくとも有し、
   前記電圧設定回路は、前記高出力送信モードのときには前記出力電圧の範囲を広く設定し、前記低出力送信モードのときには、前記出力電圧の範囲を、前記高出力送信モードのときよりも狭く設定する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記電圧設定回路は、デジタルの前記設定電圧をアナログの制御電圧に変換するデジタル−アナログ変換回路を設け、前記電源回路の出力電圧を制御するために前記制御電圧に基づいて前記シリーズレギュレータを制御する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記電圧設定回路は、前記複数の利得のうち、前記低出力送信モードのときの利得を前記高出力送信モードのときの利得よりも低く設定すると共に、前記デジタル−アナログ変換回路のフルスケール値を、前記低出力送信モードにおける前記電源制御回路の出力電圧の最大値に対応させる、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記電圧設定回路は、前記シリーズレギュレータの入出力間の電圧差が所定のオフセット電圧となるように、前記シリーズレギュレータの入力電圧を、前記複数の送信モードに応じて切り替える、
   請求項３または４に記載の超音波診断装置。
6. 前記電圧設定回路は、前記低出力送信モードのときは、前記オフセット電圧を前記高出力送信モードのときよりも小さく設定する、
   請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記電圧設定回路は、
   低い周波数を通過させ、高い周波数を遮断するローパスフィルタを、前記シリーズレギュレータの出力端側にさらに備え、
   前記低出力送信モードのときには前記ローパスフィルタを機能させる一方、前記高出力送信モードのときには前記ローパスフィルタをバイパスさせる、
   請求項２から６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
8. 前記低出力送信モードは、連続波送信モードまたは造影剤によるコントラスト造影モードであり、前記高出力送信モードはパルス送信モードである、
   請求項２から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。

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